Inverterid: mis need on ja millised on sobivad off-grid, hübriid- ja võrguga ühendatud süsteemidele?

Kui tunned huvi päikesepaneelide või energiasalvestite vastu, siis paratamatult pead süsteemi soetama ka inverteri (invert inglise keelest tõlgituna viitab pööramisele, ümberkeeramisele, muundamisele) ehk seadme, mis muundaks päikesepaneelide poolt toodetud ja/või akus salvestatud alalisvoolu (DC) vahelduvvooluks (AC). Vahelduvvoolu peal töötavad kõik kodumasinad ja muud elektriseadmed, kogu elektrivõrk töötab vahelduvvoolul. Seetõttu pole ilma inverterita päikesepaneelides või energiasalvestites salvestatud energiat võimalik kasutada.

Invertereid on saadaval väga erinevates võimsustes, funktsioonides ja hinnaklassis, mistõttu on oluline valida endale sobiv inverter. See ongi käesoleva postituse eesmärk - aidata kirjus inverterite maailmas veidi paremini navigeerida. Et kohe aga mitte liiga tehniliseks minna, vaatame esmalt üldisi võimalikke kasutusjuhtumeid, mis aitab sobivate inverterite ringi piirata ning jagame invertereid tinglikult kolme järgnevasse gruppi: võrgusisendiga ja -sisendita off-grid inverterid, hübriidinverterid ning string- ehk on-grid inverterid.

Off-grid ehk võrgust lahti ühendatud süsteemid: mida inverteri valikul silmas pidada?

Täielikult off-grid süsteem ehk eestikeelselt võrgust lahti ühendatud süsteemis puudub ühendus võrguga ning majapidamine toodab enda tarbeks vajaliku voolu ise, kasutades näiteks päikesepaneele või generaatorit. Tihti on sellise süsteemi oluliseks komponendiks energiasalvestid, kuna päikesepaneelid toodavad elektrit ainult päeval, aga tarbimine võib toimuda ka öösiti. Süsteemi üldine ülesehitus on järgneval skeemil. Inverter suunab päikesepaneelidest või salvestist võetava energia vastavalt vajadusele tarbimisse. Selline süsteem sobib eelkõige suvilatele ja majapidamistele, mille puhul võrguga liitumine on väga kallis.

Sellise süsteemi puhul on sobivaks inverteri tüübiks off-grid inverterid, mis võimaldavad sisendina ühendada nii energiasalvesti kui päikesepaneele ja/või generaatoreid, aga ei oma tingimata vooluvõrgu sisendit. Off-grid inverterid on tavapäraselt 1-faasilised ehk inverteri väljundiks ongi üks faas vahelduvvoolus elektrit. Eeldatavasti on tarbijate hulk sellises majapidamises piiratud ning piisab ühest faasist.

Off-grid inverterid on tavapäraselt madalamas hinnaklassis, kuna (a) energia liikumine on ühe-suunaline (päikesepaneelidest või akust tarbimisse), (b) puudub vajadus juhtida samaaegselt võrgust võetavat elektrit ning oma tootmis-/salvestussisendist võetavat elektrit ning (c) puudub vajadus balansseerida 3 faasi. Olgu märgitud, et keerulisema tööpõhimõttega invertereid, näiteksi hübriid- või ka on-grid invertereid võib kasutada off-grid inverterina, aga tegemist ei ole kuluefektiivsete lahendustega ning osa funktsionaalsust jääb kasutamata.

Thunori veebipoes saadaolevate off-grid süsteemile sobivate inverteritega saab tutvuda siin. Spetsiifilisematest parameetritest kirjutame allpool.

On-grid ehk võrguga ühendatud tarbimissüsteemid: mida inverteri valikul silmas pidada?

On-grid süsteem ehk eestikeelselt võrguga ühendatud süsteemis saab majapidamine vajamineva elektri kombineerida oma toodetud elektri võrgust võetava elektriga. Sellise süsteemi puhul lisatakse energiasalvestid süsteemi tagavaraks või üle toodetud elektrienergia salvestamiseks ja hiljem tarbimiseks. Käesolevas käsitluses puudub sellises süsteemis võimalus elektrit võrku tagasi anda - sellisest süsteemist täpsemalt allpool hübriidsüsteemi käsitluses. Süsteemi üldine ülesehitus on järgneval skeemil. Inverter hindab lähtuvalt hetketarbimisest vajadust kas (a) võrgust elektrit kas salvestamiseks või tarbimiseks juurde võtta, (b) ületoodetud energia salvestada või (c) võrguühenduse puudumisel kasutada elektrit akust. päikesepaneelidest või salvestist võetava energia vastavalt vajadusele tarbimisse. Selline süsteem sobib eelkõige majapidamistele ja ettevõtetele, kui on kõrgendatud oht energiavarustuse katkemiseks näiteks tormide või muude asjaolude tõttu.

Sellise süsteemi puhul on sobivaks inverteri tüübiks off- ja on-grid inverterid, millel on olemas sisend vooluvõrgu lisamiseks. Kolmefaasiliste võrguga ühenduste puhul peab ka inverter olema kolmefaasiline, et mitte koormata ühte majas olevat faasi liigselt üle. Mitmete inverterite puhul eksisteerib ka võimalus luua ühest väljendist nii-öelda tagavarafaas või kriitiline faas, mille taha saab ühendada kriitilised tarbijad. Näiteks olukorras, kus on oht elektri kadumiseks ilmastikuolude tõttu võib olla soov tagada elekter kriitilistele tarbijatele nagu baasvalgustus, külmkapp, veepump ja muud sellised olulised tarbijad, aga välja võib jätta elektritarbijad nagu telekas, põrandaküte ja muud mugavustarbijad.

Sellistele süsteemidele sobivad inverterid on sarnaselt off-grid inverteritega madalamas hinnaklassis, kuna energia liikumine on endiselt ühe-suunaline (päikesepaneelidest, akust või võrgust tarbimisse). Võrreldes täiesti off-grid inverteritega on nüüd aga vaja nutikamat juhtimist ja seadistamist ning tööreziimide olemasolu, mis võimaldab seadistada, millal võtta elektrit akust, millal võrgust. Kõik hübriidinverterid on selles süsteemis kasutatavad, piiratud on elektrienergia võrku tagasi müük.

Thunori veebipoes saadaolevate on-grid inverteritega saab tutvuda siin. Spetsiifilisematest parameetritest kirjutame allpool.

Hübriidsüsteemid: mida inverteri valikul silmas pidada?

Hübriidsüsteemid võimaldavad sarnaselt eelnevalt kirjeldatud on-grid süsteemile samaaegselt tarbida omatoodetud (otse paneelidest) või akust võetavat elektrit ning võrgust võetavat elektrit. Ainsaks erinevuseks on hübriidsüsteemi võimekus ka elektrit võrku soovi korral tagasi müüa. Sellise süsteemi puhul lisatakse energiasalvestid süsteemi kas (a) tagavaraks, (b) üle toodetud elektrienergia salvestamiseks ja hiljem tarbimiseks või (c) müügi ajastamiseks ehk müümiseks ajal, mil hinnad on võrreldes praeguse hetkega kõrgemad. Kuna päikeseparkide maht elektritootmises on olulisel määral kasvanud, on elektri hinnad väga päikesepaistelistel aegadel tavapäraselt madalad, kuna kõik toodavad ja müüvad päikeseenergiat võrku samal ajahetkel. Salvestades toodetud energia salvestisse ning müües seda ajal, kui päikest parasjagu ei ole (ning puudub laialdane tootmine), on tihti võimalik teenida energia müügist kõrgemat kasumit. Seepärast tõstavad hübriidinverterid koos energiasalvestiga olemasolevate või loodavate päikeseparkide kasumlikkust ja investeeringu tasuvust. Süsteemi üldine ülesehitus on järgneval skeemil ning on sarnane on-grid lahendusele. Oluliseks täienduseks on võimekus elektrienergiat võrku tagasi müüa. Selline süsteem sobib eelkõige majapidamistele ja ettevõtetele, kelle energiatootmine on enda tarbimisvajadustest suurem ning kes soovivad osaleda energiaturu stabiilsuse tagamises teenides sellest lisatulu.

Sellise süsteemi saab teostada ainult hübriidiniverteritega, kusjuures elektrivõrku ei saa ühendada kõiki invertereid. Sobivate hübriidinverterite (ja string-inverterite, sellest allpool) nimekiri on määratletud Elektrilevi poolt ning on leitav siit. Seadme lisamiseks võrku on vajalik Elektrilevilt nõusoleku saamine. Vastavad juhised leiab Elektrilevi veebilehelt. Põhjuseks on asjaolu, et võrku ühendatud seadmed peavad vastama võrgu üldistele parameetritele (näiteks väljastatava voolu kõikumine) ning võimaldama Elektrilevil kaugelt seadme võrgust väljalülitamist.

Thunori veebipoes saadaolevate hübriidinverteritega tutvuda siin. Pakume ainult Elektrilevi poolt heaks kiidetud kõrgekvaliteedilisi Deye hübriidinvertereid, mis võimaldavad kõiki eelnevalt kirjeldatud kasutusjuhtumeid. Spetsiifilisematest parameetritest kirjutame allpool.

Võrku müüvad tootmisjaamad: mida inverteri valikul silmas pidada?

Päikeseparkide puhul, mille peamine eesmärk on toota ja müüa elektrienergiat võrku ning puudub oluline tarbimine, on kõige kuluefektiivsem kasutada võrku müügiks nii-öelda string-invertereid ehk invertereid, mis muundavad ühendatud päikesepaneelidelt saadava elektrienergia võrku sobivasse vahelduvvoolu. Sellises süsteemis paigaldatakse inverterid omavahel paralleeli ehk iga päikesepaneelide jada poolt toodetav elektrienergia summeeritakse ja müüakse võrku. Sellises süsteemis energiasalvestite kasutamine võimaldab toodetud elektri müüki paremini ajastada suurendades seeläbi investeeringu tasuvust sarnaselt hübriidinverteri loogikale. Oluline on märkida, et string-inverterid töötavad ainult elektrivõrgu toimimisel ehk elektrivõrgu katkestuse korral ei saa string-inverteriga kasutada elektrit ka oma tarbeks. Lihtsustatud süsteemi ülesehitus on esitatud alljärgneval joonisel.

Sarnaselt hübriidinverteritega saab elektrivõrku ühendada ainult invertereid, mis on Elektrilevi poolt lubatud inverterite nimekirjas. Kuna tavapäraselt ületab selliste parkide võimsus 15kw toodangu piiri, ei kvalifitseeru park väiketootja alla ning tegemist on Elektrilevi määratluses elektritootjaga. Nõuded Elektrilevi poolt ning protsess pargi rajamiseks on selgitatud nende veebilehel.

Thunori veebipoes pakume hübriidinvertereid, mis võimaldavad ka suurematele energiajaamadele lisada salvestusvõimsuse. Sellise süsteemi puhul ühendatakse paralleeli hübriidinverterid samal põhimõttel, mis ülaloleval joonisel. Süsteemi lisatakse energiasalvesti. Thunori akusid saab lisada ühte salvestisüsteemi kokku kuni 16 ühikut tagades kogu salvestusvõimsuse mahus 227.2kwh (vt täpsemalt Thunori veebilehel). Thunori veebipoes pakutud hübriidinverteritega saad tutvuda siin. Pakume ainult Elektrilevi poolt heaks kiidetud kõrgekvaliteedilisi Deye string-invertereid. Spetsiifilisematest parameetritest kirjutame allpool.

Täpsemad inverteri parameetrid

Kui eelnevalt sai põhjalikumalt käsitletud üldisi inverterite tüüpe, siis igal inverteri tüübil on täpsemad parameetrid, mis võimaldavad enda süsteemile sobiva inverteri leida. Kõige parema ülevaate konkreese inverteri parameetritest leiad vastava inverteri andmelehelt (data sheet). Iga Thunori poes leiduva inverteri puhul on vastav andmeleht ka toote juurde lingitud.

Vaatleme inverteri parameetreid ühe meie poolt pakutud hübriidinverteri Deye SUN-5/6/8/10/12K-SG04LP3-EU mudelite põhjal (andmeleht). Väljavõte andmelehest on esitatud järgnevalt.

Olulisemad parameetrid, mida inverteri valikul kõige sagedamini pead silmas pidama seoses akuga, on järgmised:

• Battery type - energiasalvesti tüüp. Antud mudelile sobivad nii pliiakud kui ka liitium-ioon energiasalvestid, sh Thunori poolt toodetud energiasalvestid, mille kohta saad täpsemalt lugeda Thunori veebilehel.

• Battery voltage range - sobiva energiasalvesti pinge vahemik. Antud mudelile sobivad madalpingel (48V) töötavad akud (sh Thunori akud), aga ei sobi kõrgpingel töötavad akud

• Max charging ja discharging current - mis voolutugevusega saab akut laadida ja akult elektrit kasutada. Antud mudelite puhul algavad võimalikud voolutugevused 150 amprist ja lõppevad 240 ampriga. Laadimise voolutugevus määrab, kui kiiresti on võimalik aku täis ja tühjaks laadida. Näiteks Thunori akut saab laadida 140 ampriga, mis võimaldab aku täis ja tühjaks laadida umbes 2 tunniga (280ah ehk mahutavus ÷ 140A).

Olulisemad parameetrid, mida inverteri valikul kõige sagedamini pead silmas pidama seoses olemasoleva või planeeritud päikesepargiga, on järgmised:

• Max DC input power - Päikesepargi tegelik sisendvõimsus, mis peab olema võrdne või väiksem kui valitud inverteri lubatud. Näiteks Deye 12K mudeli puhul peab päikesepargi võimsus jääma alla 15.6kw

• Rated PV input voltage - Päikesepargi lubatud kumulatiivne sisendpinge. Deye mudelite puhul on lubatud sisendpingeks määratud 550 (160-800), mis tähendab seda, et 550V sisendpinge juures on teostatud katsetusmõõtmised ja määratud andmelehe parameetrid, aga inverter lubab sisendpinget vahemikus 160-800V.

• MPPT Voltage Range - Päikesepargi pingevahemik, milles tootlikkus on kõige efektiivsem. Deye mudelite puhul on vastavaks vahemikuks 200-650V

• PV input current - Päikesepargi lubatud summeeritud voolutugevus. Deye andmelehel 13+13 viitab sellele, et mõlemad inverteri päikesepargi voolusisendid võimaldavad voolutugevust kuni 13A

• No of MPP trackers - võimalik ühte jadasse ühendatud päikesepaneelide sisendite arv. Deye antud mudelite puhul saab inverterisse lisada kaks jadaühenduses päikesepaneelide gruppi.

Olulisemad parameetrid, mida inverteri valikul kõige sagedamini pead silmas pidama seoses väljundiga, on järgmised:

• Rated AC Output Active Power - katsetingimustel inverteri poolt väljastatud võimsus. Max AC Output Active Power viitab maksimaalsele võimalikule võimsusele

• AC Output Rated Current - katsetingimustel inverteri poolt väljastatud voolutugevus. Max AC Output Current viitab maksimaalsele võimalikule voolutugevusele

Ülejäänud parameetrid sektsioonis AC Output Data on tehnilised parameetrid seotud inverteri sobivusega võrku.

Väga oluline on tähele panna, et enamike inverterite puhul, sh Deye inverterite puhul on kaitse üleliigse elektrienergia eest tagatud lokaalselt, et kaitsta inverterit väiksemate voolukõikumiste eest. Inverter ei taga aga kogu süsteemi turvalisust näiteks välgulöögi eest ning selleks tuleb paigaldada süsteemi lisaseadmed. Küll on aga näiteks Deye mudelisse ehitatud sisse kaitse voolukõikumiste eest nii DC kui AC voolu puhul. 

Lõpetuseks on inverteri valiku puhul olulised ka üldisemad mitte-tehnilised parameetrid nagu näiteks sobiva töötemperatuuri vahemik (Operating Temperature Range), jahutusfunktsiooni olemasolu, mis kaitseb ülekuumenemise vastu (Cooling), tekitatav müra (Noise), mõõtmed ja kaal (Cabinet Size, Weight), veekindlus (Protection Degree, IP-class), garantiitingimused (Warranty) ja paljud muud faktorid.  

Kokkuvõtteks inverterite valikust

Kokkuvõtteks, kui olete huvitatud päikesepaneelidest või energiasalvestitest, peate ilmselt hankima ka inverteri. Inverter muundab päikesepaneelide või akude salvestatud alalisvoolu (DC) vahelduvvooluks (AC), mida kasutavad kodumasinad ja elektriseadmed. Invertereid on erinevates tüüpides vastavalt süsteemi vajadustele:

• Off-grid süsteemid: Sobivad piirkondades, kus puudub elektrivõrk. Off-grid inverterid ühendavad energiasalvesti ja päikesepaneelid, kuid ei ole võrguühendusega.

• On-grid süsteemid: Sobivad majapidamistele, mis kasutavad võrku ja soovivad kasutada päikesepaneelide toodetud energiat ning lisada energiasalvesti tagavaraks.

• Hübriidsüsteemid: Sobivad majapidamistele, kes soovivad samaaegselt kasutada oma toodetud energiat ja võrku ühendatud elektrit ning müüa elektrit võrku, kui soovitakse lisatulu teenida.

• Päikesepargid ja võrku müüvad tootmisjaamad: Kasutavad string-invertereid, et muundada päikesepaneelide toodetud elekter võrgus kasutatavaks vahelduvvooluks.

Valides inverterit, peate arvestama süsteemi parameetritega, nagu energiasalvesti, päikesepargi ja väljundiga seotud omadused. Olulised parameetrid hõlmavad energiasalvesti tüüpi, pinge ja voolutugevuse vahemikku ning sisend- ja väljundvõimsust.

Lisaks tehnilistele parameetritele on oluline ka muud tegurid, nagu töötemperatuuri vahemik, jahutusfunktsioon, müra, mõõtmed, kaal, veekindlus, garantii ja muud omadused. Valige inverter vastavalt oma konkreetsetele vajadustele ja süsteemi omadustele.

Kõigi küsimuste osas võid alati pöörduda meie spetsialistide poole läbi Thunori veebilehe või emaili aadressil info@thunor.eu.